《电视原理与数字电视》-30数字电视概述1

教材电视原理与数字电视4.1数字电视概述4231644.1.2数字电视的优点

4.1数字电视概述4.1.1什么是数字电视4.1.3数字电视的发展4.1.4数字电视的核心技术4.1.5数字电视系统的组成262534.1数字电视技术概述4.1.1什么是数字电视

数字电视指电视信号的处理、传输、发射和接收过程中使用数字信号的电视系统或电视设备。其具体传输过程是：由电视台送出的图像及声音信号，经数字压缩和数字调制后，形成数字电视信号，经过卫星、地面无线广播或有线电缆等方式传送，由数字电视接收后，通过数字解调和数字视音频解码处理还原出原来的图像及伴音。4.1数字电视概述数字电视的用途

在数字电视中，采用了双向信息传输技术，增加了交互能力，赋予了电视许多全新的功能，使人们可以按照自己的需求获取各种网络服务，包括视频点播、网上购物、远程教学、远程医疗等新业务，使电视机成为名副其实的信息家电。数字电视提供的最重要的服务就是视频点播(VOD)。数字电视还提供了其它服务，包括数据传送、图文广播、上网服务等。用户能够使用电视实现股票交易、信息查询、网上冲浪等，使电视被赋予了新的用途，扩展了电视的功能，把电视从封闭的窗户变成了交流的窗口。4.1.2数字电视的优点

1、采用数字传输技术，可提高信号的传输质量，不会产生噪声累积，信号抗干扰能力大大增强，收视质量高。2、彩色逼真，无串色，不会产生信号的非线性和相位失真的累积。3、可实现不同分辨率等级(SDTV、HDTV)的接收，适合大屏幕及各种显示器。4、可移动接收，无重影5、可实现5.1路数字环绕立体声，同时还有多语种功能。6、易于实现加密/解密和加扰/解扰处理，便于开展各类有条件接收的收费业务。7、利用数字技术产生各种特技形式，增强了节目的艺术效果和视觉冲击力。8、具有可扩展性、可分级性和互操作性数字电视清晰度普及型数字电视：

DPTV，352×288i，约300电视线，

i为隔行扫描,p为逐行扫描。电视线即行扫线。标准清晰度数字电视：

SDTV，704×576i或720×480i，约500电视线，相当于DVD标准。高清晰度数字电视：

HDTV，1920×1080i，约1000电视线，均采用MPEG-2/1数字压缩技术。数字电视清晰度数字电视的基本概念：一般用垂直和水平两个方向的清晰度来表示电视的清晰度。标准清晰度：720(每行像素值)×576(行数)高清晰度：1920(每行取样点数)×1080(行数)

高清晰度电视(HDTV)与数字电视(DTV)

我们日常观看的电视画面同电影(35mm)相比还显得很粗糙，这是因为目前构成电视画面的像素较少的缘故。仅40万像素。人们又开发研制出了高清晰度电视（HDTV）。高清晰度电视的“高清晰度”指与现行电视相比，其水平和垂直两个方向的图象分辨率都要求提高一倍以上，使用大屏幕显示器近距离观看时，图象细腻逼真，无闪烁和粗糙感，并配以数字环绕音响伴音。标准清晰度电视的图像和伴音的质量都比目前模拟电视有所提高，并且其频道利用率高，在目前模拟电视的一个频道内可以同时播4套（或更多）标准清晰度节目。目前我国各省级电视台的通过卫星传送的电视节目均是采用MPEG-2数字压缩的标准清晰度数字电视(SDTV)电视节目。数字电视的数据流每个数字频道下又可分为几个子频道，从而既可以用一个大数据流--每秒19.39兆字节，也可将其分为几个分流，例如4个，每个的速度就是每秒4.85兆字节，这样虽然图像的清晰度要大打折扣，却可大大增加信息的种类，满足不同的需求。例如在转播一场体育比赛时，观众需要高清晰度的图像，电视台就应采用每秒19.39兆字节的传播；而在进行新闻广播时，观众注意的是新闻内容而不是播音员的形象，所以没必要采用那么高的清晰度，这时只需每秒3兆字节的速度就可以了，剩下16.39兆字节可用来传输别的内容。如文字信息4.1.3数字电视的发展1.国际发展概况数字电视最早诞生在德国，上个世纪80年代初，德国的ITT公司推出了世界上第一台数字彩色电视机。ITT（micronas）公司大约只生产了3000台这样的电视机后，就再也没有生产。最早提出高清晰度电视这个概念的是日本，1984年，日本NHK（日本广播协会）宣布了世界上第一个高清晰度研究方案，首先在卫星广播中采用了模拟调频技术的MUSE（多重亚抽样编码）系统并于1988年开始了汉城奥运会试播。

1986年欧洲则推出了HD－MAC（高清晰－复用模拟分量）制式的模拟数字混合的高清晰度电视系统，并于1992年通过卫星进行了巴赛罗纳奥运会的实况转播。1990年美国的通用仪器公司（GeneralInstrument,GI）在电视传播信号的数字压缩方面取得了轰动世界的突破，该公司宣布他们的数字压缩技术实现了高清晰度电视广播频宽不超过6MHz的目标——这预示着美国全数字式HDTV电视研究的初步成功，同时也使美国在高清晰度电视技术上后来者居上，一举超过了日本和欧洲。1998年11月，11家电视台同时进行HDTV地面广播。5、荷兰开始享受其第一个全数字广播年。它在2006年底开始回收模拟频谱，成为全球首个全数字电视国家。6、法国方面在2007年2月份通过“未来电视”(Lefuturdelatélévision)法案，挤身欧洲数字电视领先国。7、美国近期宣布新的数字机顶盒补贴项目，以期鼓励数字电视接收。8、英国则在2007年3月宣布回收模拟频道时间表，订于07年10月起，自一个称为Cumbria的小镇率全国之先关闭模拟电视，直到2012年回收模拟频谱工作，将在伦敦划下休止符。

2.国内发展概况1、1998年6月，我国第一台自主研发的HDTV样机问世。并于同年9月在中央电视塔进行HDTV节目试播。2、1999年10月1日成功进行50年国庆阅兵直播。3、中央电视台1995年开始利用数字电视系统播出加密频道，利用卫星向有线电视台传送4套加密电视节目。4、2003年启动广播电视数字化5、2005年开展数字卫星直播业务6、2008年全面推广地面数字电视7、2015年停止模拟电视播出，实现数字广播电视有线、卫星和无线的全国覆盖。新闻报道北京市城八区有线电视整体转换试点已开始：有意的社区请于歌华有线联系9月6日有线电视网最终目标全光网络光纤到户FTTH模型三网合一将电视的视、音频信号数字化后，其数据量是很大的，非常不利于传输，因此数据压缩技术成为关键。实现数据压缩技术方法有两种：信源编码过程中压缩；改进信道编码，发展新的调制技术。4.1.4数字电视的核心技术4.1.4数字电视的核心技术1、信源编/解码技术

信源是指字、符号、图形、图像、音频、视频、动画等各种数据称之为信源。信源编码的主要任务是解决图像信号的压缩和保存问题；信源编解码包括视频压缩编解码和音频压缩编解码。视频压缩编解码采用MPEG2标准，音频压缩采用MPEG2或杜比AC-3标准。4.1.4数字电视的核心技术1、信源编/解码技术

视频压缩编解码采用MPEG2标准，音频压缩采用MPEG2或杜比AC-3标准。4.1.5数字电视系统的组成现有的广播电视，满足了人们对视觉信息的要求，丰富了文化生活，但从一般的屏幕图像质量和人们的主观感受两方面看不很理想,还希望进一步提高清晰度。“清晰度”——图像细节分辨力，重现彩色的逼真性，图像的稳定性，图像杂波及临场感，

……

高清晰度电视是建立在数字电视的基础上的。模拟电视最明显的缺点是：传输方式产生噪声；长距离传输信噪比降低，使图像清晰度损伤；发送端放大器非线性积累使图像对比度产生畸变；相位失真的积累产生色彩失真；稳定度差、可靠性低、调制复杂、不便集成、成本高、自动控制困难….数字电视:将模拟的电视信号经抽样、量化和编码变换为数字形式的电视信号并进行传输、处理的系统。在接收时，由数字信号再转换为模拟信号，更先进的电视摄像机应直接获取数字电视信号，然后进行传输、处理或进行存储，还原成图像。数字电视的用途在数字电视中，采用了双向信息传输技术，增加了交互能力，赋予了电视许多全新的功能，使人们可以按照自己的需求获取各种网络服务，包括视频点播、网上购物、远程教学、远程医疗等新业务，使电视机成为名副其实的信息家电。数字电视提供的最重要的服务就是视频点播VODVOD是一种全新的电视收视方式，它不像传统电视那样，用户只能被动地收看电视台播放的节目，它提供了更大的自由度，更多的选择权，更强的交互能力，有效地提高了节目的参与性，互动性，针对性。因此，可以预见，未来电视的发展方向就是朝着点播模式的方向发展。数字电视还提供了其它服务，包括数据传送、图文广播、上网服务等。用户能够使用电视实现股票交易、信息查询、网上冲浪等，使电视被赋予了新的用途，扩展了电视的功能，把电视从封闭的窗户变成了交流的窗口。

数字电视广播系统的构成

图1-1是数字电视广播系统方框图，系统由信源、信源编码、多路复用、信道编码、调制、信道和接收机六部分组成。图1-1数字电视广播系统方框图视频压缩音频视频音频压缩辅助数据控制数据信道多路复用信道编码调制接收机信源编码信源信源部分：MPEG-2编码信道部分：QPSK、QAM、COFDM调制LCDPDPDLP4.1.5数字电视系统的组成数字电视系统的组成如图4-1所示。发端由摄像机产生彩色电视图像，经A/D变换后，变为数字视频信号送入信源编码中。同时，音频数字化后也送入信源编码中,信源编码承担着图像和音频数据压缩功能，它去掉信号中的冗余部分，使传输码率降低。然后，经MPEG-2标准压缩后的数字视、音频信号和数据通过节目复用，送入传输流复用。4.1.5数字电视系统的组成传输流复用完成多套节目复用功能。然后,送入信道编码和调制器中，信道编码和调制包括纠错编码和各种信号传输处理以及数字调制的功能，提高信号在传输中的抗干扰能力。这是因为数据码流经长距离传输后不可避免地会引入噪声而发生误码。因此，加入纠错码和各种信号传输处理以提高其抗干扰能力。经纠错编码和各种信号传输处理和调制后的信号再通过输出接口电路送入传输线路。4.1.5数字电视系统的组成远距离传输时，可以采用数字光纤线路,数字卫星线路，也可以采用数字微波线路，以接力传输方式，站与站的距离可达50公里。收端的过程与发端相反，接收端收下信号后，通过输入接口电路把信号送入信道解码和数字解调器中，经数字解调和信道解码可纠正由传输所造成的误码，然后将信号送入解多路复用，最后再分别送入视频、音频解压缩处理电路中，还原成模拟的视频、音频信号。数字电视系统的组成

信源是数字摄像机，视频是数字摄像机输出的未压缩数字视频信号，也可以是模拟摄像机输出的模拟视频信号进行模数变换后的未压缩数字视频信号。音频是数字摄像机输出的未压缩数字音频信号，也可以是拾音器输出的模拟音频信号进行模数变换后的未压缩数字音频信号。

信源编码是对视频、音频、数据进行压缩编码，数字电视按照MPEG-2标准进行信源编码，辅助数据可以是独立的数据业务，也可以是和视频、音频有关的数据，如字幕等。信源编码是为了提高数字通信传输效率而采取的措施，是通过各种编码尽可能地去除信号中的冗余信息，以降低传输速率和减少传输频带宽度。

多路复用是将视频、音频和数据等各种媒体流按照一定的方法复用成一个节目的数据流，多个节目的数据流再复用成单一的数据流。信道编码是指纠错编码。信道编码是为提高数字通信传输的可靠性而采取的措施。为了能在接收端检测和纠正传输中出现的错误，在发送的信号中增加一部分冗余码，因此信道编码增加了发送信号的冗余度，它牺牲信息传输的效率来换取可靠性的提高。为了达到数字通信系统高效率和可靠性的最佳折衷，信源编码和信道编码都是必不可少的处理步骤。

调制是为了提高频谱利用率把宽带的基带数字信号变换成窄带的高频载波信号的过程，应根据传输信道的特点采用效率较高的信号调制方式，常用的方式有QAM、